用逆向设计的太赫兹梯度折射率透镜模拟Deutsch-Josza算法
光学
2023-04-10 v1 材料科学
摘要
用作光学计算组件的光子系统有望提供超越当前计算机架构的计算能力。在此，研究了一种全介电光子超结构，用作太赫兹频段下的量子算法模拟器（QAE）；具体地说，我们展示了Deutsch-Josza算法的实现。该QAE由作为傅里叶变换子块的梯度折射率（GRIN）透镜与作为预言机子块的硅构成。首先，我们通过数值分析详述超结构的优化。随后，采用机器学习的逆向设计进一步优结构几何。特别地，我们改进了透镜厚度，以增强平衡与常数函数两者的输出信号。我们表明，通过机器学习优化梯度折射率透镜的厚度，可增强入射光与超材料的相互作用，导致出射波更强聚焦，从而在太赫兹下更精确地实现所需量子算法。
引用
@article{arxiv.2304.03655,
title = {Emulating the Deutsch-Josza algorithm with an inverse-designed terahertz gradient-index lens},
author = {Ashley N. Blackwell and Riad Yahiaoui and Yi-Huan Chen and Pai-Yen Chen and Thomas A. Searles and Zizwe A. Chase},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.03655},
year = {2023}
}